递增负荷运动中肌组织、脑组织氧与血液氧饱和度变化的相关研究(1)
【摘 要】 目的：研究普通大学生在进行递增负荷运动时股直肌肌组织氧饱和度、脑组织氧饱和度与血液氧饱和度的变化特点，以及三者间的相互关系。结论：递增负荷运动中，肌组织氧饱和度与脑组织氧饱和度呈高度正相关，表明肌肉疲劳时脑组织氧饱和度会有大幅度下降。提示运用近红外光谱技术(NIRS)检测的脑组织氧饱和度可以作为评价运动性疲劳的参考指标。
【关键词】 肌组织氧饱和度 脑组织氧饱和度 血液氧饱和度
1 前言
氧是生物体新陈代谢不可或缺的元素，无论日常生活、还是各种活动、体育运动都离不开氧。对于从事耐力项目的运动员来说，有氧能力的评定对其耐力水平的评估、训练强度的设计、训练效果的评价、运动成绩的预测等方面都有重要的实际应用价值。目前，评定有氧运动能力的常用指标是最大摄氧量和乳酸阈。但早在1972年，克索拉斯(Kessouras)就对双生子最大摄氧量进行了研究，结果表明最大摄氧量的的遗传度高达93.5%。许多学者的研究也指出，最大摄氧量与遗传的关系十分密切，其可训练性即训练使最大摄氧量提高的可能性较小，一般为20%～25%。因此，以最大摄氧量评定人体有氧运动能力增进，其权威性受到质疑。而乳酸阈受遗传因素影响较小，其可训练性较大，通过训练可以大幅度提高运动员的个体乳酸阈。但是由于乳酸阈的测试是有损的，并缺乏实时监测；给连续、实时及快捷监测和评定人体有氧运动能力带来了困难。
骨骼肌细胞对氧的利用能力是有氧能力的重要决定因素，运动时机体会出现氧供给和氧消耗的失衡，从而导致肌组织氧饱和度发生不同的变化。有研究表明，递增负荷运动时，骨骼肌肌组织氧饱和度呈阶梯状下降。负荷较低时肌氧迅速下降，之后保持平衡或升高，负荷较高时肌氧持续下降，运动停止后有超量恢复现象。但是，运动时脑组织中氧饱和度的变化却很少有人涉及。
本研究将主要对递增负荷实验中，受试者的脑组织氧饱和度、肌组织氧饱和度和血液氧饱和度变化进行记录和分析，探索运动过程中脑组织氧饱和度的变化规律。并将与脑组织氧饱和度同时进行记录的肌组织氧饱和度和血液氧饱和度进行相关性分析，探索脑氧与肌氧、血氧之间的变化关系。
本研究拟采用肌组织氧饱和度和脑组织氧饱和度、血液氧饱和度同时检测的手段，通过分析近红外光谱技术检测普通健康大学生在递增负荷运动状态下肌组织氧饱和度、脑组织氧饱和度和血液氧饱和度的变化特征，及三者之间的变化关系，探讨递增负荷运动对肌肉、脑组织活动的影响，为无损检测和评定运动过程中人体的身体机能状况、对不同强度负荷的适应能力、测试训练强度和评价训练效果以及判断运动性疲劳等，引进新的测试技术和新的测试指标。
2 研究对象与方法
2.1 研究对象
选取14名北京体育大学运动人体科学学院健康状况良好的学生作为受试者，其中男生7人，女生7人。基本情况见表1。
2.2 实验仪器
近红外组织血氧参数无损检测仪；功率自行车；血氧饱和度心率仪
2.3 研究方法
2.3.1 实验方案
受试者在功率自行车上进行递增负荷运动，直至力竭。起始负荷为50W，每级负荷运动3min，每次递增50W，转速50r/min。
2.3.2 测试指标
肌组织氧饱和度测试：本实验选择股四头肌股直肌作为检测点，将近红外组织血氧参数无损检测仪的探头纵向放置在右侧大腿髌骨中点上10～12cm，探头的轴线平行于大腿。为防汗水影响，将探头用塑料膜包裹并用弹性绷带固定。
脑组织氧饱和度测试：实验选择额骨右侧为监测点，将近红外组织血氧参数无损检测仪的探头横向放置在额骨右侧眉上1～2cm处。为防汗水影响，将探头用塑料薄膜包裹并用弹性发带固定。
血液氧饱和度测试：试验中将血氧饱和度心率仪固定在受试者右手上，将探头固定于右手食指上。
2.3.3数据处理方法
实验数据应用SPSS13.0软件，对肌组织氧饱和度、脑组织氧饱和度和血液氧饱和度这三者的相关性进行统计处理。
3 实验结果
3.1 递增负荷运动中肌组织氧饱和度的变化特点
测试结果显示，受试人群在进行递增负荷运动时肌组织氧饱和度均呈下降趋势，如图1所示。
由图1可以看出，受试人群的整体变化趋势大致相同，随着运动负荷的递增，肌组织氧饱和度下降，并且在每级运动负荷的开始阶段，肌组织氧饱和度表现为迅速的下降，随后便进入一个平台期，肌组织氧饱和度的变化较为缓慢。随着运动负荷的增大，肌组织氧饱和度逐渐降低，当负荷增大到接近受试者极限时，肌组织氧饱和度有一个较大幅度的下降，并持续下降直道受试者力竭，运动结束。
3.2 递增负荷运动中脑组织氧饱和度的变化特点
测试结果显示，受试者在进行递增负荷运动时，脑组织氧饱和度整体呈下降趋势，如图2所示。
由图2可以看出，受试人群的整体变化趋势亦大致相同。运动开始负荷较低时脑组织氧饱和度变化较为平缓。但随着负荷的增大，脑组织氧饱和度开始下降，并且负荷越大，下降的越明显。当受试者运动至力竭时，脑组织氧饱和度降低到最低点。
3.3 递增负荷运动中血液氧饱和度的变化特点
测试结果显示，在进行递增负荷运动时，受试者的血液氧饱和度并没有明显变化，如图3所示。
由图3可以看出，递增负荷运动中血液氧饱和度变化平缓。可见，血液中氧饱和度并不随着运动负荷的增大而变化。
3.4 递增负荷运动中肌组织、脑组织和血液氧饱和度的变化特点
下图为男生和女生在递增负荷运动中，肌组织、脑组织和血液氧饱和度的变化曲线，如图4、图5所示。
如图4、图5所示，普通大学生男生与女生在进行递增负荷运动时，肌组织、脑组织与血液氧饱和度的变化趋势相同。即，肌组织与脑组织氧饱和度随负荷增高而下降，但血液氧饱和度几乎没有变化。, http://www.100md.com(姚天聪 罗冬梅 王亚芹)
【关键词】 肌组织氧饱和度 脑组织氧饱和度 血液氧饱和度
1 前言
氧是生物体新陈代谢不可或缺的元素，无论日常生活、还是各种活动、体育运动都离不开氧。对于从事耐力项目的运动员来说，有氧能力的评定对其耐力水平的评估、训练强度的设计、训练效果的评价、运动成绩的预测等方面都有重要的实际应用价值。目前，评定有氧运动能力的常用指标是最大摄氧量和乳酸阈。但早在1972年，克索拉斯(Kessouras)就对双生子最大摄氧量进行了研究，结果表明最大摄氧量的的遗传度高达93.5%。许多学者的研究也指出，最大摄氧量与遗传的关系十分密切，其可训练性即训练使最大摄氧量提高的可能性较小，一般为20%～25%。因此，以最大摄氧量评定人体有氧运动能力增进，其权威性受到质疑。而乳酸阈受遗传因素影响较小，其可训练性较大，通过训练可以大幅度提高运动员的个体乳酸阈。但是由于乳酸阈的测试是有损的，并缺乏实时监测；给连续、实时及快捷监测和评定人体有氧运动能力带来了困难。
骨骼肌细胞对氧的利用能力是有氧能力的重要决定因素，运动时机体会出现氧供给和氧消耗的失衡，从而导致肌组织氧饱和度发生不同的变化。有研究表明，递增负荷运动时，骨骼肌肌组织氧饱和度呈阶梯状下降。负荷较低时肌氧迅速下降，之后保持平衡或升高，负荷较高时肌氧持续下降，运动停止后有超量恢复现象。但是，运动时脑组织中氧饱和度的变化却很少有人涉及。
本研究将主要对递增负荷实验中，受试者的脑组织氧饱和度、肌组织氧饱和度和血液氧饱和度变化进行记录和分析，探索运动过程中脑组织氧饱和度的变化规律。并将与脑组织氧饱和度同时进行记录的肌组织氧饱和度和血液氧饱和度进行相关性分析，探索脑氧与肌氧、血氧之间的变化关系。
本研究拟采用肌组织氧饱和度和脑组织氧饱和度、血液氧饱和度同时检测的手段，通过分析近红外光谱技术检测普通健康大学生在递增负荷运动状态下肌组织氧饱和度、脑组织氧饱和度和血液氧饱和度的变化特征，及三者之间的变化关系，探讨递增负荷运动对肌肉、脑组织活动的影响，为无损检测和评定运动过程中人体的身体机能状况、对不同强度负荷的适应能力、测试训练强度和评价训练效果以及判断运动性疲劳等，引进新的测试技术和新的测试指标。
2 研究对象与方法
2.1 研究对象
选取14名北京体育大学运动人体科学学院健康状况良好的学生作为受试者，其中男生7人，女生7人。基本情况见表1。
2.2 实验仪器
近红外组织血氧参数无损检测仪；功率自行车；血氧饱和度心率仪
2.3 研究方法
2.3.1 实验方案
受试者在功率自行车上进行递增负荷运动，直至力竭。起始负荷为50W，每级负荷运动3min，每次递增50W，转速50r/min。
2.3.2 测试指标
肌组织氧饱和度测试：本实验选择股四头肌股直肌作为检测点，将近红外组织血氧参数无损检测仪的探头纵向放置在右侧大腿髌骨中点上10～12cm，探头的轴线平行于大腿。为防汗水影响，将探头用塑料膜包裹并用弹性绷带固定。
脑组织氧饱和度测试：实验选择额骨右侧为监测点，将近红外组织血氧参数无损检测仪的探头横向放置在额骨右侧眉上1～2cm处。为防汗水影响，将探头用塑料薄膜包裹并用弹性发带固定。
血液氧饱和度测试：试验中将血氧饱和度心率仪固定在受试者右手上，将探头固定于右手食指上。
2.3.3数据处理方法
实验数据应用SPSS13.0软件，对肌组织氧饱和度、脑组织氧饱和度和血液氧饱和度这三者的相关性进行统计处理。
3 实验结果
3.1 递增负荷运动中肌组织氧饱和度的变化特点
测试结果显示，受试人群在进行递增负荷运动时肌组织氧饱和度均呈下降趋势，如图1所示。
由图1可以看出，受试人群的整体变化趋势大致相同，随着运动负荷的递增，肌组织氧饱和度下降，并且在每级运动负荷的开始阶段，肌组织氧饱和度表现为迅速的下降，随后便进入一个平台期，肌组织氧饱和度的变化较为缓慢。随着运动负荷的增大，肌组织氧饱和度逐渐降低，当负荷增大到接近受试者极限时，肌组织氧饱和度有一个较大幅度的下降，并持续下降直道受试者力竭，运动结束。
3.2 递增负荷运动中脑组织氧饱和度的变化特点
测试结果显示，受试者在进行递增负荷运动时，脑组织氧饱和度整体呈下降趋势，如图2所示。
由图2可以看出，受试人群的整体变化趋势亦大致相同。运动开始负荷较低时脑组织氧饱和度变化较为平缓。但随着负荷的增大，脑组织氧饱和度开始下降，并且负荷越大，下降的越明显。当受试者运动至力竭时，脑组织氧饱和度降低到最低点。
3.3 递增负荷运动中血液氧饱和度的变化特点
测试结果显示，在进行递增负荷运动时，受试者的血液氧饱和度并没有明显变化，如图3所示。
由图3可以看出，递增负荷运动中血液氧饱和度变化平缓。可见，血液中氧饱和度并不随着运动负荷的增大而变化。
3.4 递增负荷运动中肌组织、脑组织和血液氧饱和度的变化特点
下图为男生和女生在递增负荷运动中，肌组织、脑组织和血液氧饱和度的变化曲线，如图4、图5所示。
如图4、图5所示，普通大学生男生与女生在进行递增负荷运动时，肌组织、脑组织与血液氧饱和度的变化趋势相同。即，肌组织与脑组织氧饱和度随负荷增高而下降，但血液氧饱和度几乎没有变化。, http://www.100md.com(姚天聪 罗冬梅 王亚芹)